SU1458862A1 - Стабилизатор переменного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к стабилизированным источникам питани  переменного напр жени , и может быть использовано дл  создани  точных стабилиза-г торов, работающих при больших изменени х частоты стабилизируемого напр жени . Цель изобретени  - повышение точности стабилизации. Цель дости

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к преобразовательной технике, и может быть ис- пользоЬано дл  построени  точных стабилиэаторов переменного напр жени , работающих при больших изменени х частоты стабилизируемого напр жени ,

Цель изобретени  - повышение точ- ности стабилизации переменного напр жени  при изменении температуры и старении элементов.

На фиг,I представлена функциональна  схема стабилизатора перемен- ного нарр жени ; на фиг,2 - эпюры напр жений в характерных точках схемы ,

Устройство содержит регулирующий орган I, включенный между входными и выходными выводами, узел 2 сравнени , к одному из входов которого подсоединен выход источника 3 опорного напр жени , к другому входу т выход цифроаналогового Преобразовател  (ЦАП).4, а выход узла 2 сравнейи  подключен к управл ющему входу регулирующего органа 1, синхронизатор- формирователь 5, подсоединенный входом к входным выводам,.измерительньШ трансформатор 6 первичной обмоткой, соединенный с выходными выводами интегратор 7 с ключом сброса 8, компаратор 9, подсоединенный инвертирующим входом к выходу интегратора 7, а неинвертирующим -.к общей шине, элементы 2И О и 11, элементы 2И-НЕ

12 и 2ИЛИ-НЕ 13, источник 14 эталонного напр жени , подключенный своим положительным полюсом к входам опорного напр жени  ЦАП 4 и 15, упрал емый ключ 16, имеющий два входа и один выход, подключенный к входу интегратора 7, причем первый из его входов соединен с одним из выводов первичной обмотки измерительного трансформатора 6, второй вывод кото рой подключен к общей шине, а второй вход подсоединен: к выходу. ЦАП 15, два счетчика 17 и 18 с входом сброса выходами соединенные соответственно с информационными входами регистра

19пам ти и цифровыми входами ЦАП 15, формирователь 20 импульсов перезаписи , соединенный выходом с вхог дом перезаписи регистра 19 пам ти,

.и генератор 21, соединенный с входами элементов 2И 10 и 11, выходы которых соединены со счетными входа- ми счетчиков соотве.тственно 1.7 и 18, Выход компаратора 9 соединен с входом сброса счетчика 18 и первым входом элемента 2И-НЕ 12, выход которог соединен с входом формировател  20 импульсов перезаписи, втойЗй входом элемента 2И 10 и первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ 13, второй вход которого , соединен с выходом формировател 

20импульсов перезаписи, а выход с входом сброса счетчика 17, Синхронизатор-формирователь 5 соединен одним выходом с управл ющим входом ключа сброса 8, а вторым - с упрдв

л ющим входом переключаемого ключа 6 другим входом элемента 2И Пи вторым входом элемента 2И-НЕ 12. Выходы регистра 19 пам ти соединен с цифровыми входами ЦАП 4, В интег торе 7 параллельно ключу 8 включен диод 22, причем его катод. подсоеднен к выходу интегратора 7.

Устройство работает следующим о разом.

Напр жение 23 11 (фиг. 2а) поступает на вход.регулирующего Орга

1, преобразу сь на его выходе в выходное напр жение стабилизатора. Синхронизатор-формирователь 5 ежет периодно вырабатывает импульсы 24, совпадающие по фазе с .переходом че- реэг нуль стабилизируемого напр жени и импульсы 25, задний фронт которых также совпадает с моментом этого периода (фиг. 26, в).Импульсы 25 напр жени  ежепериодно обнул ют ин- -тегратор 7 перед началом отрицательного полупериода напр жени , подго- тавлива  интегратор к измерению. Измерительный трансфо рматор 6 приводит выходное напр жение,с учетом максимальных его отклонений к вели- чине, допустимой дл  входных цепей электронного ключа 16 и интегратора 7. Ключ 16 при поступлении на его управл ющий вход импульса 24 -напр жени  разрешает прохождение отрицательной полуволны напр жени  с вторичной обмотки трансформатора 6 на вход интегратора 7. Интегрирование напр жени  производитс  с момента времени t, , совпадающего с передним фронтом импульса 24, до момента времени t, совпадающего с задним фрон -том того же импульса и окончанием отрицательного полупериода входного напр жени  23.

Импульс 24 напр жени  дает раз- решение на один из входов схемЙ 2И- 11 на прохождение импульсов генератора 21 на врем  от t, до t. Эти импульсы поступают на счетный вход предварительно обнуленного счетчика 18. Состо ни  выходов счетчика 18 измен ют коэффициент передачи ЦАП 15, на вход опорного напр жени  которого подаетс  эталонное напри- жение и, 26 (фиг. 2г) от источника 14 эталонного напр жени . К моменту времени t значение выходного напр жени  ПАП 15

(t5l

Т ,.-

(1)

где f - частота ге|1ератсфа;

п - число разр дов преобразовани . С момента времени t напр жение

нии

24 запрещает прохождение импульсов генератора 21, и ПАП 15 переходит в режим посто нного коэффициента пере-г дачи, его выходное напр жение 27 равно значению (1)(фиг. 2д)

Напр жение 28 (фкг. 2е) на выходе интегратора 7 в момент времени t при синусоидальном входном напр жеи

j t

где

15 нии 20 25 0

0 U 5

ebH,HHT(ti1

Urn т

1

t

ti

и siiKott) t

- посто нна  времени интегрировани  интегратора 7; и - амплитудное значение входного напр жени  интегратора 7; Т,(О - период и углова  частота

входного напр жени . С момента времени tj напр жение 24 подключает вход интегратора 7 к выходу ЦАП 15. Пол рность напр жени  29, поступающего на вход интегратора 7 во врем  tj t, противоположна пол рности напр жени , проинтегрированного в интервале t, - tj (фиг. 2ж). Напр жение 28 на выходе интегратора 7 с момента времени t начинает линейно уменьшатьс  и после перехода через нуль ограничиваетс  на уровне пр мого падени  напр жени  на диоде .22 (фиг. 2е , интервал tj - t,). Переход напр жени  27 че- рез нуль в момен.т времени tj фиксирует компаратор 9 (напр жение 30, фиг. 2з), который одновременно обнул ет счетчик 18. Выходное напр жение 28 интегратора 7 начина  с момента t описываетс  следующим выражением

Ьыу, ИНТ. ebi«.MMT(tj)-

5

0

U

(ii) t - t.).

t-U

f

UnjT iT

;cU:

tf

If. I

9Г nt on

времени t

при

последнйго выражени 

г:

о

Z 2.

i- f 2П ut ,

где u t

Ч Ч

откуда длительность 2 2U,

t и;;-

Ишгервал времени ный коэффициент

выражает величи у среднего значени  выходного напр жени  стабилизатора, причем длительность этого интервала не зависит от посто нной интегрировани  интегратора 7 и периода измер емого напр жени . Интервал времени ut 31 (фиг. 2и) выдел етс  логическим элементом 12 и соответствует времени между задним фронтом импульса 24 и передним фронтом импульса 30. Напр жение 31 (фиг. 2и) разрешает прохождение импульсов генератора 21 через лргический элемент 2И 10 на сметный вход предварительно, обнуленного счетчика 17. По окончании интервала it в момент t формирователь 20 импульсов перезаписи вырабатывает импульс 32 (фиг, 2к), который по входу перезаписи записывает в регистр 19 пам ти информацию со счетчика 17. По. окончании импульса перезаписи 32 с помощью элемента 2ИЛИ-НЕ 13 формируетс  импульс с броса 33 (фиг. 2д) . и счетчик 17 обнул етс . Информаци , хран ща с  в регистре 19 пам ти, подаетс  на управл ющие входы ЦАП 4 ни вход опорного напр жени  которого подаетс  напр жение от источника 14 эталонного напр жени . Напр жение на выходе ПАП 4

и

Т

9т

BblH, ЦАШ

9 f

- 2 2U™

At.f

2.

и

2Ura

6ЫХ. цйпа

Таким образом выходное напр жение ЦАП 4 пропорционально среднему значению выходного напр жени  стабилизатора , причем не зависит от напр жени  источника 14 эталонного напр жени , частоты генератора 21 и посто нной времени интегрировани  интегратора 7. Изменение температуры окру- жагацей среды и старение элементов не

8862..

влечет за собой изменени  выходного напр жени  стабилизатора.

Узел 2 сравнени  выдел ет разность опорного напр жени  источника 3 и измеренного напр жени  34 (фиг, 2м). Сигнал рассогласовани  с выхода узла сравнени  используетс  дл  cooвeтcтвyкж eгo управлени  регу- лирукщим органом. Перед началом следующего отрицательного прлупериода входного напр жени  происходит сброс интегратора 7 импульсом сброса 25 и в дальнейшем цикл измерени  повтор етс .

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает хорошие качественные характеристики стабилизатора за счет применени  гибридных (цифрр- методов обработки ин10

15

аналоговых)

формации.

Формул.

изобретени 

0

0

Стабилизатор переменного напр - 5 жени , содержащий регулируидий орган, включенный между входными и выходными выводами, интегратор с ключом сброса, вход которого со.единен с выходом управл емого ключа, первый вход которого подключен к первому вьшоду вторичной обмотки измерительного трансформатора, второй вывод которой соединен с общей шиной, а первична  обмотка подключена к выходным выводам, компаратор, первый вход 5 которого соединен с выходом интегратора , второй г с общей шиной, а выход подключен к первому входу элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ и входом формировател  импульсов перезаписи, выходом соединенного с вторым входом элемента 2ИЛИ-НЕ, синхронизатор-формирователь, входом подключенный к входным выводам, одним выходом к управл ющему входу ключа сброса интегратора, а вторым выходом - к управл н цему входу управл емого ключа и второму входу элемента 2И-НЕ, источник опорного напр жени , соединенный выходом с одним из входов.узла сравнени ,..выход которого соединен с управл ющим входом регулирующего органа, источник эталонного нарр жени , отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  точности стабилизации, в него введены первый и второй цифро- аналоговые преобразователи (НАЛ),

5

0

5

а

Щ

23

tf/

25

Х

X

4ri

2ff

29

,f

SZ

53

,3V

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган, включенный между входными и выходными выводами, интегратор с ключом сброса, вход которого со,единен с выходом управляемого ключа, первый вход которого подключен к первому выводу вторичной обмотки измерительного трансформатора, второй вывод которой соединен с общей шиной, а первичная обмотка подключена к выходным выводам, компаратор, первый вход которого соединен с выходом интегратора, второй т с общей шиной, а выход подключен к первому входу элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента 2ИЛИ-НЕ и входом формирователя импульсов перезаписи, выходом соединенного с вторым входом элемента 2ИЛИ-НЕ, синхронизатор-формирователь, входом подключенный к входным выводам, одним выходом ~ к управляющему входу ключа сброса интегратора, а вторым выходом - к управляющему входу управляемого ключа и второму входу элемента 2И-НЕ, источник опорного напряжения, соединенный выходом с одним из входов.узла сравнения,_выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа, источник эталонного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, в него введены первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый.и второй счетчики, регистр памяти, первый и второй элементы 2И, генератор импульсов, причем источник эталонного напряжения соединен с входами опорного напряжения первого и второго ЦАП, выход первого ЦАП соединен с вторым входом управляемого ключа, а цифровые входы - с Выходами первого счетчика, вход сброса которого соединен с выходом компаратора, а счетный вход - с выходом первого элемента 2И, первый вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора-формирователя, а вто рой - с выходом генератора, к·которому подключен первый вход второго элемента 2И, второй вход которого, соединен с выходом элемента 2И-НЕ, а выход т со счетным входом второго счетчика, вход сброса которого.соединен с выходом элемента 2ИЛИ-НЕ, а выходы - с информационными входами регистра памяти, вход перезаписи которого соединен с выходом.формирователя импульсов перезаписи, а выходы с цифровыми входами второго ЦАП, выход которого соединен с вторым входом узла сравнения.

   Фае. 2